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在有低压电网而风速较低的广大地区,小型风电系统并网发电能够扩大可利用的风能资源,降低风力发电的成本,因而成为了小型风力发电系统的一个最新的研究方向。
本文简要而全面地论述了国内外小型并网风力发电系统的研究现状和发展前景,讨论了几种典型的应用于小型并网风电系统的变流器拓扑及其存在的问题,并在对比分析的基础上,选择了基于二极管整流器+Boost斩波电路+三相电压型PWM逆变器的拓扑作为本文研究的风电系统结构。该系统的控制分为机侧的Boost斩波电路的控制和网侧的电压型PWM逆变器的控制两个部分。Boost斩波电路部分的控制根据采样得到的整流后的直流电压值,经过查表获得Boost斩波电路直流电流的参考值,进而控制Boost斩波电路的占空比,实现最大功率跟踪控制。而电压型PWM逆变器部分同时采用了基于电网电压定向控制和基于改进型的电网电压定向控制两个控制策略,并通过仿真进行验证和比较。仿真结果表明,与基于电网电压定向控制相比,基于改进型的电网电压定向控制的动态响应要明显加快,缩短了暂态过程,有利于风能的捕获。
此外,还设计了10kW小型并网风力发电系统的软件平台,并对系统的整体控制算法进行了仿真,仿真结果证明了提出的控制策略的可行性。